综采工作面主要设备选型设计

目录第一篇综采工作面主要设备的选型・第一章序言第一节概论 第二节选型设计原始资料 第三节综采工作面主要设备的选型原则•…第二章液压支架的选型 第一节液压支架选型 第二节乳化液泵的选型 第三章采煤机的选型 第四章工作机刮板输送机的选型 第五章载转机的选择 第六章可伸缩性胶带运输机的选型 第二篇采区供电系统的肯定 第一章概述 第二章采区负荷统计表及供电系统肯定综采工作面主要设备选型设计第一章序言第一节概论开采技术进展史：煤炭被誉为工业的粮食，做为能源的重要的一部份，在我国开采有着悠长的历史，开采技术经历了漫长的阶段。解决初期，采用煤破落煤，人工装煤，木材支护,由于工作面运输机，运输能力有限，工作面长度大多在一百米以下，五十年代后期，采用了运输能力较大，强度较高的刮板链运输机，为改良爆破技术，实现爆破装煤创造了条件,在此之间，部份矿井利用了宽截深框形截联合式采煤机及各类截煤机。开始推行利用金属支柱，六十年代末期，浅截深滚筒式采煤机组。（滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机）刨煤机组和与之配套的金属支柱，钱接顶梁的利用，把回采工作面生产技术提高到一个新的水平，使破煤、装煤、运煤大体上实现了机械化、持续化。解放了工人笨重体力劳动，提高了劳动生产率和工作面生产水平，同时，也简化了生产工序,改善了劳动条件，尽可能减少某些没必要要的辅助工作量，使我国煤炭事业取得了进展。走向了世界先进水平行列。第二节选型设计的原始条件（一）围岩性质一、顶板条件伪顶：有直接顶：以泥质页岩为主，砂质页岩老顶：二级老顶二、底板条件岩石种类：中砂岩承压强度：大于8OOKg/cm2工作面倾斜长：200米工作面走向长度:1000米工作面方向：右（二）、煤层条件：煤层厚度：一一米煤层倾角：12度一一15度煤层硬度：中硬瓦斯涌出量：中等水文地质情形：简单工作面生产能力：10万吨/月矿井工作制度：年工作日为300天，天天为三班作业，两班采煤，一班维修，采煤班每班工作7小时。第三节综采工作面主要设备的选型原则一）液压支架的选型原则：一、要顶得住，它的初撑力和工作阻力要适应直接和老顶岩层移动所产生的压力，使控顶区的顶板下沉量限制到最小程度。二、要移得走，它的结构形式和支护特性要适应直接顶下部的岩层冒落特点，尤其要注意顶板在暴露后未支护民政手下的破碎状态，要尽可能维持该处顶板的完整性，支架底座的比压要适应底板岩石的抗压强度，以避免底板松软而使底板下陷不能移架。3、要适应采高转变和按煤层倾角考虑其对支架稳固性的要求。4、要与采煤机的高度，刮板运输机长度与支架的宽度相匹配。（二）采煤机一、采煤机必需知足煤层开采厚度和煤的切割阻力的需要，要与煤层的倾角适应。二、要考虑与支架和刮板运输机配套，与移架速度和运输机运煤能力相适应。3、具有有效的喷雾抑尘装置。（三） 、刮板运输机一、要知足工作面长度和倾角对于运输机铺设长度和稳固性的要求。二、运输机必需与采煤机的能力相适应，要保证采煤机效能的发挥。3、要与支架和采煤机配套，保证采煤机骑溜子（或爬底板）正常运行。第二章液压支架的选型第一节液压支架选型一、选型依据一、煤层厚度为一一米，老顶类别为二类，直接顶为一类，底板为中砂岩，起伏不大，煤层倾角12度一一15度，中等瓦斯矿井。二、按照以上条件及配套关系初选为ZF2400/25型掩护式液压支架。其技术数据如下：、架型：四柱单摆杆放顶煤液压支柱

二、支架高度：3、 支架宽度：4、 支架运输长度：五、 支架中心距：六、 支护强度：7、对底板比压：八、 支架初撐力：九、 支架工作阻力：(P=)10、操作方式：1一、泵站压力：1二、支架重量：13、 立柱：根数：缸径：柱径：初撑力：工作阻力：(P=)液压行程：14、 前推溜千斤顶：根数：缸径：1600〜2400mm1600〜2400mm1400-1570mm3815-4331mm1500mm1682~1852kN2232~2417kN本架8O5OKgLDGGWL14140mm160mm452kN600kN870mmQGKFA11125mm70mm推力/拉力:行程：1五、后推溜千斤顶:根数：缸径：柱径：推力/拉力：行程：700mmQGEKF11700mmQGEKF11100mm70mm700mmQSELB1263mm45mm170mmQGELV1280mm45mm400mmQGEKE121八、尾梁千斤顶:根数：根数:缸径:柱径:推力/拉力：行程：插板千斤顶:根数:缸径:柱径:推力/拉力：行程：

缸径：柱径：推力/拉力：行程：1九、伸缩梁千斤顶:根数缸:径柱径推力/拉力：行：程loomm70mm3o6/70mm3o6/34ommQGELEl28omm45mm7oomm一、支护强度的计算：q=KiHrXlo"3式中：q 支护强度 MPa心一一作用于支架上顶板岩石的厚度系数一般取5〜8；H 采高Mr 岩石容重 一般取X10'KN/M3q二K】HrX1（T二（5〜8厂3）X23=287〜552MPa二、工作阻力和初撑力工作阻力是支架的重要参数，支架的结构尺寸、强度和

架在顶板压力作用下，因安全阀所限制的最大承载能力，虽然，这种最大承载能力应于支架工作时的顶板载荷相适应，但，它最终由安全阀限定。即：P2Q式中：P 支架具有的工作阻力 吨Q 支架工作时需要经受的顶板载荷 吨或千牛顿Q=qXE式中：q 矿山压力 千牛顿/米2q二q二(287552)KN/M2取q=550KN/M‘E--—支架的支护面积 米2E=(L+C)BL-—顶梁长度米—米c-—端梁距米8米B-—顶梁宽米B#E=(L+C)B=+X=AQ=qXE=550X=2669KN初撑力的肯定支架的初撑力是在泵站工作压力作用下，使支架全数立柱升起顶梁与顶板接触时，支架对顶板的支撑力,它的大小由泵站的工作压力决定的.其作用是用来减缓顶板的自然下沉，增加顶板的稳固性，使支架尽快在恒阴状态下工作。一般情形下，初撑力与工作阻力的关系按下面选取，我国最近几年来设计支架初撑力已达期工作阻力的80%以上。QFXQ=X2669=2135KN通过以上数据计算，知足要求乳化液泵的选型乳化液泵由乳化液泵与乳化液箱组成，它为综合机械化采煤工作面或高级采煤工作面支护设备提供高压乳化液，也能够作为其它液压设备的动力源。（-）泵站压力的肯定泵站压力必需知足立柱初撑力和千斤顶最大推力的要求，做为动力源。P&KPm式中：代一一泵站的压力K 考虑泵站到支架的管路压力损失系统，一般取——按照立柱或千顶最大推力算得的压力一、立柱的初撑力所需泵站压力PmPm二P初/（A立几式中P初——支架初撑力千牛顿P初二1682KNA立二立柱活塞面积厘米2A立二JT/4Xd2d——立柱活塞直径厘米2d=130mm=13cmA立二兀/4X(D2-d2)=4X(1402-1302)=2100cm2Pm=P初/(A立n=1682X107(2100XX=31MPa二、按照推移千斤顶算得的工作压力％PM2=Psax/(Ana>:X式中Pmax 支架上最大干斤顶的推力306KNPmax A込一一支架上最大千斤顶活塞的面积厘米2d二推移千斤顶活塞腔的直径Pm2=P_/(A昨:X=X107(410X=30MPa按照计算出PM1卩吃选最大值P«=31故PbAKPm=X31=(二)、泵站流量的计算：液压支架的移置速度应大于采煤机的牵引速度，由此推算出泵站流量，一般按一台支架全数立柱和千斤顶的同时动作来估算。QbAk2(SQi)Vq/AX10-3刑分式中：Qb 泵站所需流量升/分Vq 采煤机的牵引速度米/分A——支架的中心距人=米k2——从泵站到泵站支架管路泄漏系数工Qi—台支架全数立柱和千斤顶同时动作所需的流量一、立柱所需的流量Q】Qf4XJi/4Xd2Ll升式中：d 立柱活塞腔直径130MML1 移架时立柱活塞伸缩量870MMQ-nMXdllX10-6升二4X(1302X870X107二升二、侧推千斤顶所需流量的计算：式中：d 侧推干顶活塞腔直径45MMl2 移架时护帮千斤顶伸缩量170MMQ：——移架时护帮千斤顶所需流量升Q2=2XJi/4Xd2L2X10_6=2X4X(452X170X10-6)=升3、 前推溜干斤顶所需的流量Q的计算：Q-nMdlsXlO-6式中：d 前推溜千顶活塞腔直径70MMl3 移架时护帮千斤顶伸缩量700MMq3——移架时护帮干斤顶所需流量升Q3=Ji/4d2L3X10a=4(702X700X10-6)二升4、 后推溜子千斤顶:Q4=n/4Xd2L4X10_€升式中：d 后推溜子活塞腔直径70MML, 活塞伸缩量700MMQFJi/4Xd2L4X10_6fF=4X(702X700X10_6)=八五、 插板丁•斤顶：Q5=2XJiMXdlsXlO-6升式中：d—插板千斤顶活塞腔直径45MML5 活塞伸缩量400MMQs=2XJi/4Xd2L5X10-6=2X4(452X400X10A)=AT六、 尾梁千斤顶：Q6=2XJi/4Xd2L6X10-6升式中：d—尾梁千斤顶活塞腔直径70MMl6 活塞伸缩量340MMQ6=2Xn/4XdLxiO"=2X4(702X340X10®=升7、仲缩梁干斤顶：Q?=2Xn/4Xd2L7X10-6升式中：d—伸缩梁干斤顶活塞腔直径45MML? 活塞伸缩量700MMQ7=2XJIMXCIITXIO-6=2X4(452X700X10_6)=A泵站所需流量:QbAk2（EQi）Vq/AX10-3人/分二X++++++X6/二XX6/二111升/分按照所需泵站的压力和流量，肯定选MRB-125/型乳化液泵，高压进液管（I）19MM，总回油管（1）25MM，支干线（I）13MM,支线（I）lOMMo第三章采煤机的选型机械化采煤工作面的生产能力主要取决于采煤机的机械落煤能力因此，按照不同煤层条件，正确选择采煤机械，对提高工作面产量，节约能耗和这安全生产十分重要。、选型依据：按照原始条件和采煤机的适用条件和滚筒的直径，初选采煤机的型号为MG250/591-W型采煤机MG250/591-W型采煤机的主要技术性能采煤机的大体参数一、采煤机的生产率在给定条件下，以最大参数持续运行时和生产率为理论生产率Qt=60HBvqP式中:Qt —理论生产率t/h；工作机平均米咼mB —滚筒有效截深Vq—给定条件下，可能的最大牵引速度m/minP 煤的密度，一般为~t/m3Qt=60HBvqp=60X3XX9X=1378T/H1、技术生产率Q=Qtki式中：Q —技术生产率T/H心——采煤机技术上可能达到的持续工作系数一般Q二Qtki二1378X=895T/H、实际生产率Qm=Qk2式中：Qm 利用生产率T/Hk2 采煤机在实际工作中的持续工作系数Qm=Qk2=x1378=689T/H滚筒的直径的肯定综采工作面双滚筒采煤机一般都是一次采全高,故滚筒直径D应稍大于最大采高之半那D>l/2Hmax按知足最大采高和最小卧底量深度来肯定滚筒的直径,最大采高HmaxuA-H/Z+LsinaA+D/Z式中:A 机面高度，H——采煤机机身厚度L 摇臂长度a 摇臂向上摆角度b——摇臂向下摆角度H3ax=A-H/2+Lsinama>:+D/23ax ma>:二2Hna>:Hma>:=+D/D=K3a=Lsinb+D/2-A+H/23a二X+ = 选卧底量437MM、功率校验以采煤机比能耗的实验数据为依据，用截煤比能耗的方式进行校验。比能耗的肯定：采煤机比能耗与煤的物理性质，工作机构的传动效率参数与结构有关，当以不同的牵引速度截割阻抗A为180200牛顿/毫米的煤层时，滚筒采煤机的采煤比能耗可由下表估量（1） 、前滚筒比能耗的计算HWFHWBXAx/A=X320/200=x式中——螺旋滚筒采煤机比能耗A——煤的截割阻抗系数A=180-200Ax——特定煤层中的截割阻抗系数A讦262、643（2） 后筒比能耗计算HTOY=K3XHrax=lX=式中K3 后滚筒的工作条件系数取1三、采煤机装机功率N=Q/K1K2（+=689/1XX+X=435KWv500KW式中:Q——采煤机的生产率K1 功率利用系数K2——功率水平系数通过上述主要参数的验算，所选的采煤机适用于该工作面。第四章工作机刮板输送机的选型一、选型依据

按照工作面地质条件，采煤机的生产能力和采煤机的配套情形，初选为SGZ-630/220两套前、后用刮板运输机。输送能力600吨/小时岀厂长度200米刮板链速刮板链型式米/秒双边圆环链规格24X86电机功率2X110电机型号KBYD55/110电机电压660/1140V刮板间距1030紧链形式液压缸式二、技术数据校验一、运输生产能力的校验(1)、F=1/2X(430X770)=16550mm2、输送机上单位长度货载重q=1000F屮丫、刮板输送机的小时运输能力QQ=3600F屮YV式中：F 货载最大横断面积(米2)屮一一货载的装满系数，一般取〜Y—一货载的散集容重(吨/米2)取〜V 刮板链运行速度米/秒Q=2X3600F屮yV=3600XXXX=804吨＞689吨/小时刮板输送机运行阻力计算：W=h=ql(WcosB±sinB)+q0l(WiCOsB±sinB)二(qw+qowjlcosB±(q+q0)IsinB式中I 刮板输送机铺设长度MB 刮板输送机安装倾角。q一一输送机上每米长度货载重力千克/米Qo一一刮板链单位长度重量干克/米u 货载在溜槽中移动的阻力系数——刮板链在上部溜槽中移动阻力系数W1W——刮板链在下部溜槽中移动阻力系数q二Q/3600V二600X1000/3600X=千克/米W=h=ql(WcosB±sinB)+qol(WiCOsB±sinB)二(qw+qowjlcosB±(q+q0)IsinB=X+X180cosl3°-+180sinl3°二千克刮板输送机空段运行阻力Wik=qol(w2cosB±sinB)=X180+sinl3°)=千克可弯曲刮板输送机主动链轮牵引力为Wo=(Wzh+Wlk)=+)=千克电机功率的校验NAWoV/dooon)=X(102X=式中:w。一一刮板输送机的牵引力千克V——牵引机构运行速度米/秒n 传动装置的效率取(2)电动机最小轴功率NBin=X2q0lW1cosBV/(102n)二X2XX180X0X(102X式中:q。一一刮板链单位长度重量千克/米1——刮板输送机铺设长度MB 刮板输送机安装倾角。V——牵引机构运行速度米/秒n 传动装置的效率取(3)、电动机等效功率+NEaxNain+N_min式中：Nmax 刮板输送机满负荷时电动机最大功率叫“ 刮板输送机空载时电动机的最小功率校验电动机容量No==X=215KW<220KW此运输机功率知足要求各张力点计算及板链强度取主动轮上的分离点为最小张力点一般刮板链输送机每条链子的最小张力点S小二400~600千克取500千克S2=S小+W】K二500+二千克S3二二X=「克刮板链强度的计算K=2SpX/人=2XXX1000/X=>式中:S込——刮板链最大静张力KNSp 条刮板链的破断拉力K 动张力系数取X——双链负荷分派不均系数，对于模锻链取通过以上验算刮板输送机知足要求，选用合理。第四章载转机的选择按照工作条件，输送能力及配套关系，由《米煤机械化成套设备参考手册》，选用转载机的型号为SZZ-764/132(160)型转载机。SZZ-764/132(160)型转载机的技术特征如下：输送量 900吨/时铺设长度 米与可伸缩胶带输送机的有效搭接长度米爬坡长度电动机型号功率电压转速圆环链规格刮板链形式每条链断拉力刮板间距刮板链速度液力联轴器型号额定功率工作液体爬坡长度电动机型号功率电压转速圆环链规格刮板链形式每条链断拉力刮板间距刮板链速度液力联轴器型号额定功率工作液体米KBY550-132/11401X132千瓦1140V1475转/分26X92中心双链833千牛920毫米注油量YL-560型注油量YL-560型160KW20号汽轮机油fl-中部溜槽规格1500X中部溜槽规格1500X764X222毫米机械总重 约20吨机械总高 约米主要参数的肯定电动机功率的验算-、爬坡段运行阻力计算W=h=(qw+q0Wi)lcosB+(q+q0)IsinBWik=qol(w2cosB—sinB)式中：WzWlk——爬坡段重，空段运行阻力，千克h一一刮板爬坡长度MB—爬坡倾角。q一一每米长度货载重力千克/米Qo一一链单位长度重量千克/米取W1—刮板链在溜槽中移动阻力系数W—载货时刮板链在溜槽中移动阻力系数q=Q/Q——刮板运输机运输能力Q二900吨/时V——转载链速米/秒q=Q/二900/X=229千克/米

肚h=(qw+q0Wi)lcosB+(q+q0)IsinB=(229X+XXXcosl2°+(229+XXsiml2°二+XX+340=1393kgWik=qol(w2cosB—sinB)=XX(Xcos12—sin12)=14kg水平段运行阻力肚h二(qw+qowj(Li+LjW孑qoL+UW】式中：W迪HL——平重空段运行阻力。KgL2——水平段长度米L2二TM3)L3——搭接段长度米L33)W=h=(qw+qow‘)(L2+L二(153X+X(7+12)二kgWk2=qo(L2+L3)W,二X(7+12)X二kg主动链轮的牵引力Wo—(W=hl+W=h2+Wkl+WQ式中:W。 主动链轮的牵引力。千克 同前Wo=(Wzh+W=h2+Wkl+WQ二++18+二Kg所需电机功率：Nd=XW°XVn4-102JKW式中：Nd 所需电机功率千瓦JVoWo 同前Nd=XW0XVn4-l02J=3560X4-X=57KW经以上计算，所选的SZQ-75型转载机合理。可伸缩性胶带运输机的选型、选型条件

按照工作面的刮板运输机的运输能力和走向长度，选择SDJ-150型可伸缩钢丝绳悬挂带式输送机,其运输能力为630吨/小时大于工作面刮板输送机的运输能力600吨/小时，输送长度1000米，_L于工作面走向长度760米面走向长度760米技术特征如下：输送量输送长度带速传动滚筒直径托滚直径机身形式输关带宽输送带强度电机型号电机功率电动机电压电动机转速（1）1000米秒630毫米108毫米落地1000毫米6500千克/厘米DSB-752X75干瓦660/1140伏1480转/分胶带运输机的校核胶带运输机的输关量Q=KB2・V•v•C吨/小时=458X12XXX1=吨/小时＞吨/小时Q 输送量吨/小时v 货载散放容量吨/米2V 带速米/秒K 货载断面系数K=458C 输送倾角系数C=1(2)带宽校核按生产能力效核B二J。/二二米>1知足要求式中：A 利用地址的运输生产率吨/小时K 货载断面系数V 带速米/秒v 货载散集容量吨/米3C 输送机倾角系数二、按煤的块度校验B22a_+200毫米=2X350+200=900<1000毫米式中:amax—货载最大块度横向尺寸，毫米 知足要求胶max带运行阻力运算:(1)重段运行阻力计算:Wzh=(q+qd+q6)CWCosB土(q+qjIsinB式中：B 输送机的倾角度r 输送机长度米附W 别离为槽形平形托辗阻力系数查书25,表(15)取W‘=,W=q 每米长胶带上的货载重量q二Q/二x=千克/米Qd 每米长胶带自重力千克/米备'qq 别离为折算到每米长度上的上、下托辗转动部份的重力千克/米盲轴帆布胶带每米的重量Qd=(8i+6 82)二(2X3+3+1)=11千克/米式中： 胶带的平均容量吨/米2B 胶带宽度米I 胶带帆布间层数8 一层帆布层的夺取度(mm)平均取8=m(p=560N/cm一层)8=2mm(p=960N/cm—层)52 胶带下保护层厚度 52二lmm毫米托馄转动部份的重力及％别离为：qq・'=Vq千克/米二22/二千克咪qq二Gq/vq二17/3二千克/米式中：Gq,.Gq 别离为每组上，下托车昆转动部份重量。千克按照查书，表(1〜7)G『=22千克Gq=17千克。Lq‘上托馄间距。一般取Lq'=1〜Lq 下托车昆间距。一般取Lq=2-3mWzh=+11+X760XXCosl3°-+ll)X760Sinl3°=576千克空段运行阻力Wk二(qd+qq')LW'CosP±qDLSinP二(11+760XXCosB+llX760Sinl3°二千克胶带张力计算：一、按逐点法找出S】与S4的关系HSi+WkS4二S尸+Wzh・・・SF++WzhS4二+X+576Si=+二、按摩擦条件找出&与s的关系Si=Si(1+emd—1/n)SASi(1+-1/)S4二式中：n 摩擦力备用系数n=〜m 胶带与滚筒之间的摩擦系数查书表(1〜8)m=emd=二+S】二千克SFX=千克S2=+=「克S3二二X=「克按重度条件校验最小张力：Sminh=5(q+qd)P二5+11)二695千克v千克知足要求Smink=5qdLg,CosP=5X11X3X二＜千克知足要求牵引及功率的计算：考虑主轴承摩擦阻力及胶带在传动滚筒上的弯曲阻力时主轴的牵引力向。W0=SY-SL+(SY+SL)千克二SLSI+G'+SJ二一++二千克电动机的功率：N=W0V/102J=X/(102X二千瓦式中：Wo 主动滚筒牵引力 千克V 带速J 效率考虑备用系数时：N=(1+20%)二千瓦＜150千瓦 知足要求胶带强度验算：m=BGx/Smax=32>10=100+900/=32>10知足要求Gx 胶带断裂强度千克/厘米Smax 胶带的最大张力千克M 安全系数通过以上验算该可伸缩胶带输送机符合要求。综采工作面的端头支护（一）端头支护的意义：工作面的端部处于上、下顺槽与工作面连接处机械设备较多，又是人员的安全出口，因此端部支护及为重要，端头支护应于工作面支架形成全封锁型支护，要求端头支护能靠得住地保证人员和设备的安全，保证下出口的通畅，和良好的通风断面，能够有效的保证工作面支架，刮板输送机、转载机、采煤机之间的彼此位置关系和运行关系，进一步改善和提高综采工作面设备的机械效能。（二）端头支护设备端头支架的利用架数比工作面支架少的多，但设计要求则较高，目前，我国综采工作而尚未普遍利用端头支架，往往用单体液压支柱或金属摩擦支柱代替。为了适应以后的进展，使综采机械系统化，选择端头支护的设备为基层端头支架，型号为PDZ型偏置端头液压支架，它适用于皮带输送机和转载机布置在巷道的一侧，对于高瓦斯工作面是十分必要的，保证工作面安全，合理有效的利用下顺槽空间也是十分有利的。在此综采工作面，工作面运输机的布置为两头头探出在上、下顺槽里，如此能够使采煤性能截割上、下端头的煤，没必要预先开切口，节省人力、物力，顺槽皮带机和转载机布在巷道的一侧，正适合PDZ型端头支架的利用范围，地质条件也能使之正常应用，并能达到技术合理。此架的支护强度为51吨/米？远大于矿山压力，工作阻力为900吨，初撑力为吨，都适合顶板条件，对底板的底压国干克，也适合底板条件。上、下顺槽用单体液压支柱与较接顶梁配合超前支护30米，其中上顺槽在超前20米利用四排柱，后5米为2排柱,再往后5米1排柱.具体尺寸见《采煤工作而设备布置图》因为上、下顺槽与工作